CN110914578A - 变速箱中的切换控制设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种变速箱(2)中的切换控制设备(3)，包括第一切换杆(68)，其配置有第一和第二端部部分(72，82)，该第一端部部分(72)是可连接至第一动力构件(66)，并且第二端部部分(82)连接至第一切换拨叉(60)；第二切换杆(70)，其配置有第一和第二端部部分(73，84)，该第一端部部分(73)可连接至第二动力构件(67)，并且第二端部部分(84)连接至第二切换拨叉(61)；布置在第一切换杆(68)中的第一组凹槽(86)，布置在第二切换杆(70)中的第二组凹槽(88)；以及布置在第一和第二切换杆(68，70)之间的第一和第二锁定销(75，79)，该第一和第二锁定销(75)与第一和第二组凹槽(86，88)一起布置成限制或允许相应的第一和第二切换杆(68，70)的轴向运动。第一组凹槽(86)包括在第一切换杆(68)中布置在穿过第一和第二切换杆(68，70)的平面(101)上方的至少一个凹槽(96，97)，以及布置在平面(101)下方的至少一个凹槽(98，99)，并且第二组凹槽(88)包括在第二切换杆(70)中布置在平面(101)上方的至少一个凹槽(94)以及布置在平面(101)下方的至少一个凹槽(95)。

Description

变速箱中的切换控制设备
技术领域
本发明涉及根据所附权利要求的一种用于车辆的变速箱中的切换控制设备、包括这样的切换控制设备的变速箱以及包括这样的变速箱的车辆。
背景技术
在车辆中，尤其是对于诸如卡车之类的较重的车辆，副变速箱装置通常可以连接至主变速箱装置，以使排挡数增加一倍。这样的辅助变速箱装置可以包括行星齿轮系，该行星齿轮系可以具有低排挡和高排挡，其中，主变速箱装置的切换机构可以分为低速副排挡位置和高速副排挡位置。在低速副排挡中，可以通过行星齿轮系进行降挡，而在高速副排挡中，行星齿轮系中的传动比可为1：1。
副变速箱装置可以配置在主变速箱装置与联接至车辆的驱动轮的传动轴之间。主变速箱装置可以容纳在主变速箱壳体中，并且副变速箱装置可以容纳在副变速箱壳体中。副变速箱装置可以包括联接至主变速箱装置的输入轴、输出轴以及可以设置在输入轴与输出轴之间行星齿轮系。行星齿轮系可以包括可以相对于彼此可旋转地布置的三个部件，即太阳齿轮、具有行星齿轮的行星架以及齿圈。通过了解太阳齿轮和齿圈的齿数，可以在操作期间确定这三个部件的相对速度。在副变速箱装置中，太阳齿轮可以可旋转地连接至输入轴，与所述太阳齿轮啮合的多个行星齿轮，该行星齿轮可以可旋转地安装在可以固定地连接至输出轴的行星架上，以及环绕并啮合行星齿轮的齿圈。
在已知的副变速箱装置中，可以通过将可轴向位移的套筒在低速副排挡位置与高速副排挡位置之间位移来获得低速副排挡位置和高速副排挡位置，在该低速副排挡位置中，齿圈可以相对于副变速箱壳体不可相对旋转地锁定，并且在该高速副排挡位置中，齿圈可以是相对于副变速箱壳体可旋转的，并且其中齿圈、行星齿轮和太阳齿轮作为整体旋转。
轴向可位移的联接套筒可以配置有花键，并且通过控制变速器以将要连接的两个部件之间的速度同步，可以使联接套筒沿着两个部件的轴向位移以便连接它们。当应卸除部件时，可以控制变速器，以使得部件之间发生扭矩平衡，以使得联接套筒不会传输扭矩。然后可以使联接套筒沿着部件移动，以使它们彼此脱离。
文献US6196944示出了一种行星齿轮系，其包括太阳齿轮、具有行星齿轮的行星架以及齿圈。太阳齿轮可以在低速副排挡位置中借助于联接套筒连接至输入轴，并且在高速副排挡位置中从输入轴脱离。在高速副排挡位置中，输入轴可以借助于同一联接套筒连接至行星架。齿圈可以牢固地连接至变速箱壳体。已知的行星齿轮系可以布置在仅具有两个排挡位置的辅助变速箱中。
车辆中的变速器中的倒车排挡通常可以布置在主变速箱中，然后该主变速箱包括当要在倒车方向上驱动车辆时可以接入的排挡。可以旨在用于倒车排挡的齿轮引起主变速箱装置的伸长，并且引起车辆重量方面的不希望的增加。倒车排挡齿轮可能会沿与主变速箱装置中的其他齿轮相反的方向旋转，这可能会造成损失。可以旨在用于倒车排挡的所述齿轮可能具有在变速器中产生不希望的噪音的趋势，这可能是由于在主变速箱装置中的副轴与主轴之间设置中间齿轮的结果。
因此，主变速箱装置中的倒车排挡可以借助于布置在副变速箱装置中的倒车排挡来代替。布置在副变速箱装置中的倒车排挡可以借助于第二轴向可位移的套筒来切换。当副变速箱装置可以切换至倒车排挡中时，第二轴向可位移的套筒可以将齿圈与传动轴连接，同时第一轴向可位移的套筒可以将行星架与副变速箱壳体连接。
文献US6196944示出了一种用于机动车辆的变速箱，其包括行星齿轮系，该行星齿轮系包括作用在行星架、齿圈、变速箱壳体和输出轴上的第一和第二套筒。第一和第二套筒可以作为一个连接的单元控制。
第一和第二联接套筒的轴向位移可以利用布置在相应的联接套筒的外周槽中的第一和第二切换拨叉来提供。切换拨叉可以受到第一和第二动力构件的影响，该第一和第二动力构件可以是气动缸或液压缸。连接至动力构件和切换拨叉的切换杆可以将轴向运动从动力构件传递至切换拨叉。当将副变速箱装置组装至主变速箱装置和从主变速箱装置拆卸时，切换杆可以与动力构件连接和脱离。
为了防止当在副变速箱装置中切换时由于选择不合适的排挡而对副变速箱装置造成损坏，用于副变速箱装置的切换控制设备可以配置有切换互锁器。排挡的这样的不适当选择可能是当副变速箱装置可能被切换至倒车排挡中时选择低速副排挡。在这种情况下，齿轮和联接套筒都可能损坏。
在文献US4120212中公开了一种用于变速器的已知的切换互锁器。切换互锁器包括可以设置在布置在壳体中的锁定销孔中的一对锁定销。锁定销可以被设计成接合一对切换杆中的环形槽，当锁定销接合环形槽时，该一对切换杆可以被限制而不能轴向移动。因此，当切换时可以避免不适当的排挡。然而，已知的切换互锁器仅适用于当在前进挡与倒车模式之间切换时仅可以控制一个切换杆的变速器。
发明内容
已知的变速器通常需要完全拆卸变速箱以替换副变速箱装置，这意味着可能要花费很多时间并且修理副变速箱装置可能变得昂贵。此外，当车辆在制造厂组装时，由于切换控制设备中的切换互锁器，可能会花费很多时间来组装副变速箱装置。
需要进一步开发一种变速箱中的切换控制设备，其中可以防止无意中选择前进或倒车模式。还需要进一步开发一种变速箱中的切换控制设备，其中易于将变速箱组装在车辆中和从车辆拆卸。还需要开发一种变速箱中的切换控制设备，其可以易于维修。此外，需要开发一种变速箱中的切换控制设备，其节省制造和维护成本。还需要进一步开发一种变速箱中的切换控制设备，其具有紧凑的设计并且仅需要变速箱处的很小的空间。
因此，本发明的目的是开发一种变速箱中的切换控制设备，其中可以防止无意中选择前进或倒车模式。
本发明的另一个目的是开发一种变速箱中的切换控制设备，该切换控制设备可以使得易于将变速箱组装在车辆中和从车辆拆卸。
本发明的另一个目的是开发一种变速箱中的切换控制设备，其可以易于维修。
本发明的另一个目的是开发一种变速箱中的切换控制设备，其可以节省制造和维护成本。
本发明的另一个目的是开发一种变速箱中的切换控制设备，该设备可以具有紧凑的设计，并且仅需要变速箱处的很小的安装空间。
本文提到的目的可以通过根据独立权利要求的上述变速箱中的切换控制设备来实现。
根据本发明，变速箱中的切换控制设备可以包括第一切换杆，其配置有第一和第二端部部分，该第一端部部分可以可连接至第一动力构件，并且第二端部部分可以连接至第一切换拨叉；第二切换杆，其配置有第一和第二端部部分，该第一端部部分可以可连接至第二动力构件，并且第二端部部分可以连接至第二切换拨叉。第一组凹槽可以布置在第一切换杆中，并且第二组凹槽可以布置在第二切换杆中。第一和第二锁定销可以布置在第一和第二切换杆之间，该第一和第二锁定销可以与第一和第二组凹槽一起布置成限制或允许相应的第一和第二切换杆的轴向运动。第一组凹槽可以包括在第一切换杆中布置在穿过第一和第二切换杆的平面上方的至少一个凹槽，以及布置在平面下方的至少一个凹槽，并且第二组凹槽可以包括在第二切换杆中布置在平面上方的至少一个凹槽，并且至少一个凹槽可以布置在平面下方。
这样的切换控制设备可以有效地防止无意中选择前进或倒车模式。利用这样的切换控制设备，可以易于将变速箱组装在车辆中和从车辆拆卸。切换控制设备还可以易于维修。此外，切换控制设备可以节省制造和维护成本。变速箱将会损坏的情况可能是变速箱被切换至低速副排挡中并且倒车排挡模式可以被选择。另一个实施例是变速箱可以被切换至倒车模式并且其中前进模式可以被选择。这样的不适当的选择可以由其中可能布置有变速箱的车辆的驾驶员做出或者当控制变速箱的部件发生故障时做出。
根据本发明的另一方面，第一锁定销可以布置在平面上方，并且第二锁定销可以布置在平面下方。这样的布置可以具有紧凑的设计，并且可以仅需要变速箱处的小的安装空间。切换控制设备还可以使得易于将变速箱组装在车辆中和从车辆拆卸。
根据本发明的另一方面，第一和第二锁定销可以布置在主变速箱壳体中的公共导向孔中，该公共导向孔至少部分地围绕主变速箱装置。这样的布置可以具有紧凑的设计，并且可以仅需要变速箱处的小的安装空间。切换控制设备还可以使得易于将变速箱组装在车辆中和从车辆拆卸。此外，切换控制设备还可以容易地制造，因为仅须制造主变速箱壳体中的一个导向孔。当将锁定销布置在主变速箱壳体处时，可以减小布置在主变速箱装置上的副变速箱装置的轴向延伸。因此，副变速箱装置可以设计成具有短的轴向延伸，这减小副变速箱装置的重量。因此，可以易于将变速箱组装在车辆中和从车辆拆卸。
根据本发明的另一方面，第一锁定销可以布置在第二锁定销上，并且第一和第二锁定销可以抵靠着彼此可滑动地布置。这样的布置具有紧凑的设计，并且仅需要变速箱处的小的空间。锁定销的表面可以用作彼此的引导表面。导向孔可以包含润滑剂，以实现锁定销相对于彼此的表面的平滑滑动。锁定销的表面还可以配置有减小摩擦的涂层，以使得它们可以在彼此上平滑地滑动。
根据本发明的另一方面，第二组凹槽可以包括第一和第二凹槽，每一者沿第二切换杆的轴向方向延伸，以使得第一和第二凹槽中的每一者对于变速箱中的两个切换排挡而言可以是共用的。这样的切换控制设备可以有效地防止无意中选择变速箱中的前进或倒车模式。当第一和第二凹槽中的每一者具有轴向延伸时，以使得第一和第二凹槽对于两个切换排挡而言可以是共用的，在变速箱可能损坏的情况下，变速箱可以不被切换至前进或倒车模式。
根据本发明的另一方面，第一凹槽可以与变速箱中的空挡和倒车切换排挡相关，并且第二凹槽可以与变速箱中的空挡和前进切换排挡相关。当第一和第二凹槽中的每一者可以具有轴向延伸以使得第一和第二凹槽对于两个切换排挡而言可以是共用的时，在变速箱可能损坏的情况下，变速箱可以不切换至前进或倒车模式。
根据本发明的另一方面，第一组凹槽可以包括第三、第四、第五和第六凹槽，每个凹槽与变速箱中的切换排挡相关。第一切换杆中的凹槽可以与变速箱中的切换排挡的不同可能性相关。它们的功能可以是在不同的排挡切换模式下接收锁定销。
根据本发明的另一方面，第一凹槽可以布置成借助于第一锁定销与第三和第四凹槽配合，并且第二凹槽可以布置成借助于第二锁定销与第五和第六凹槽配合。当第一锁定销被接收在第一凹槽中时，它将不会限制第一切换杆的运动。当第一锁定销可以被接收在第三和第四凹槽中时，它可以不限制第二切换杆的运动。当第二锁定销可以被接收在第二凹槽中时，它可以不限制第一切换杆的运动。当第二锁定销可以被接收在第五和第六凹槽中时，它可以不限制第二切换杆的运动。
根据本发明的另一方面，第三和第四凹槽可以分别与低速副排挡和高速副排挡相关，并且第五和第六凹槽可以分别与倒车排挡和高速副排挡相关。当变速箱被切换至低速副排挡时，倒车排挡模式不可以被选择。因此，可以防止无意中选择倒车模式，否则将会损坏变速箱。当变速箱被切换至倒车模式中时，前进模式不可以被选择。因此，可以防止无意中选择前进模式，否则将损坏变速箱。
根据本发明的另一方面，第一切换杆的第一端部部分可以借助于第一联接元件连接至第一动力构件；并且第二切换杆的第一端部部分可以借助于第二联接元件连接至第二动力构件。当将变速箱组装在车辆中和从车辆拆卸时，这样的第一和第二联接元件可以使得能够将切换杆连接至动力构件和从动力构件移除。
根据本发明的另一方面，第一切换拨叉和第二切换拨叉可以布置在可以可连接至主变速箱装置的副变速箱装置中。因此，切换控制设备可以布置成控制副变速箱装置中的切换。
根据本发明的另一方面，第一组凹槽可以与第一和第二锁定销一起布置成防止第一切换杆轴向移动并允许第二切换杆轴向移动；并且第二组凹槽可以与第一和第二锁定销一起布置成防止第二切换杆轴向移动并允许第一切换杆轴向移动。凹槽可以布置成接收用于不同的切换排挡的第一和第二锁定销并且由此限制第一或第二切换杆轴向运动以便防止无意中选择前进或倒车模式，否则其可以损坏变速箱。
当第一轴向可位移的联接套筒可以布置成使行星架与副变速箱壳体接合并且第二轴向可位移的联接套筒可以布置成使齿圈与输出轴接合时，可以实现动力总成中的倒车排挡。通过控制第一和第二轴向可位移的联接套筒，可以易于切换至倒车排挡。然而，变速箱的控制系统中的故障可能是无意中激活动力构件并移动第一和第二可轴向位移的联接套筒中的一者。因此，如果当车辆向前行驶时变速箱可能被无意中切换至倒车排挡中，则可能引起变速箱的损坏。变速箱中的切换控制设备可以布置成避免这样的事故。
通过下面的详细说明并通过实践本发明，本发明的其他目的、优点和新颖特征对本领域技术人员将是显然的。尽管本发明在下面被描述，但是显然本发明不限于被具体描述的细节。熟悉本文的教导的本领域技术人员将认识到在其他领域的其他应用、修改和结合，这在本发明的范围内。
附图说明
下面是参考附图对优选实施方式的描述，其中：
图1在侧视图中示意性地示出根据实施方式的具有切换控制设备的变速箱的车辆，
图2示意性地示出根据实施方式的在低速副位置中的配置有切换控制设备的变速箱的剖视图，
图3示意性地示出根据实施方式的在高速副位置中的配置有切换控制设备的变速箱的剖视图，
图4示意性地示出根据实施方式的在倒车模式中的配置有切换控制设备的变速箱的剖视图，
图5示意性地示出处于分解状态的图2中的变速箱的剖视图，
图6a-6b从上方并且以剖视图的方式示意性示出根据实施方式的切换控制设备，
图7a-12b示意性地示出根据实施方式的在不同切换排挡位置中的切换控制设备，
图13a-13b示意性地示出根据实施方式的在第一预组装位置中的切换控制设备，
图14a-14b示意性地示出根据实施方式的在第二预组装位置中的切换控制设备，
图15示意性地示出根据实施方式的变速箱的剖视图，
图16a-16b示意性地示出通过图7a中的第二切换杆的线III-III的横截面的两个不同的实施方式。
具体实施方式
图1在侧视图中示意性地示出具有变速箱2的车辆1，该变速箱可以配置有根据实施方式的切换控制设备3。车辆1还可以配置有内燃机4、离合器5、传动轴10和驱动轮8。内燃机4可以经由离合器5联接至变速箱2。变速箱2包括主变速箱装置11和副变速箱装置6。主变速箱装置11可以由主变速箱壳体12包围，并且副变速箱装置6可以由副变速箱壳体13包围。然而，主变速箱装置11和副变速箱装置6可以由公共壳体包围。变速箱2可以经由传动轴10连接至车辆1的驱动轮8。代替内燃机4或除了内燃机4之外，车辆还可以配置有作为车辆1中的动力总成15的一部分的电动发动机。
图2示出根据实施方式的具有切换控制设备3的变速箱2的示意性剖视图。副变速箱装置6包括具有低排挡和高排挡的行星齿轮系14，使得变速箱2的变速能力可以被分为低速副排挡位置和高速副排挡位置。在与低速副排挡位置相对应的第一排挡位置中，在行星齿轮系14中进行降挡。在高速副排挡位置中，行星齿轮系14中的传动比可以是1：1。图2示出处于与低速副排挡位置相对应的第一排挡位置中的副变速箱装置6。
变速箱2还包括分离式变速箱装置7和副轴9。主变速箱装置11可以配置有主轴26，该主轴可以连接至副变速箱装置6的行星齿轮系14。行星齿轮系14可以包括可以相对于彼此旋转地布置的三个主要部件，即太阳齿轮18、行星架20和齿圈22。多个行星齿轮24可以利用行星架20上的轴承可旋转地布置。在了解太阳齿轮18和齿圈22的齿数32的情况下，可以确定这三个部件的相对传动比。太阳齿轮18可以连接至主变速箱装置11的主轴26，并且行星齿轮24啮合太阳齿轮18。齿圈22可以围绕并啮合行星齿轮24。主轴26可以借助于花键连接件34连接至太阳齿轮18的轴38，该花键连接件具有轴向延伸，并且当将副变速箱装置6组装至变速箱2和从变速箱2拆卸时，允许在主轴26与太阳齿轮18的轴38之间发生轴向位移。输入轴16可以在其端部处配置有套筒36，该套筒借助于花键连接件34在内部与太阳齿轮18的轴38的一部分的圆周配合。因此，花键连接件34可以被设计成使得副变速箱装置6可以被一体地组装至变速箱2的其余部分和从变速箱2的其余部分拆卸。因此，可以降低维护成本，因为可以减少修理所需的时间。
第一轴向可位移的联接套筒42可以在第一排挡位置中布置成将副变速箱壳体13与齿圈22连接，并且在第二排挡位置中布置成将副变速箱壳体13从齿圈22断开。第一轴向可位移的联接套筒42可以在第一排挡位置布置成将太阳齿轮18的轴38从行星架20断开。在第二位置，第一轴向可位移的联接套筒42可以将太阳齿轮18的轴38与行星架20连接。
第二轴向可位移的联接套筒43可以在第一和第二排挡位置中布置成将行星架20与输出轴28互连。第二轴向可位移的联接套筒43可以在第三排挡位置中布置成将齿圈22与变速箱2的输出轴28联接。输出轴28可以联接至车辆1的传动轴10。在与倒车排挡相对应的第三排挡位置中，第一可轴向位移的联接套筒42可以布置成将太阳齿轮18的轴38从行星架20断开，并且可以布置成将行星架20与副变速箱壳体13互连。
第一轴向可位移的联接套筒42可以在内表面和外表面上配置有第一花键50，处于内表面上的该第一花键可以布置成与布置在齿圈22上的对应的第一花键50相互作用。处于外表面上的第一花键50可以布置成在突起52的内周上相互作用，该突起可以固定地连接至副变速箱壳体13。处于第一轴向可位移的联接套筒42的内表面上的第一花键50也可以布置成与布置在输入轴16上的对应的第一花键50配合。设置在输入轴16上的对应的第一花键50可以在第一链轮46的外周上制成，该第一链轮可以安装在太阳齿轮18的轴38上。然而，也可以将第一链轮46布置在输入轴16上而不是在太阳齿轮18的轴38上。因此，第一链轮46可以布置在花键连接件34的任一侧上。处于第一可轴向位移的联接套筒42的内表面上的第一花键50还可以布置成与布置在行星架20上的对应的第一花键50配合。设置在行星架20上的对应的第一花键50可以在第二链轮44的外周上制成，该第二链轮可以安装在行星架20上。
第二可轴向位移的联接套筒43可以在内表面上配置有第二花键51，该第二花键可以布置成与布置在齿圈22、行星架20和输出轴28上的对应的第二花键51配合。布置在行星架20上的对应的第二花键51可以形成在第三链轮49的外周上，该第三链轮可以安装在行星架20上。配置在输出轴28上的对应的第二花键51可以形成在第四链轮53上，该第四链轮可以安装在输出轴28上。
布置在行星架20上的轴向止动件54可以适于抵靠齿圈22，该轴向止动件54可以防止齿圈22轴向移动。轴向止动件54可以由盘形板组成，该盘形板可以通过第一推力轴承56安装在行星架20上。轴向止动件54可以是相对于行星架20和输入轴16可旋转的，并且跟随齿圈22的旋转。轴向止动件54轴向地固定齿圈22，并导致当齿轮18，22，24可以配置有斜齿时，变速箱2中的输入轴16的轴向轴承可以受到较小的应力作用。然而，代替轴向止动件54或与轴向止动件54组合地，一对推力轴承55可以布置在齿圈22的两个远端表面上。因此，推力轴承55可以布置在齿圈与行星架20之间。第二推力轴承57可以设置在太阳齿轮18的轴38与行星架20之间，以适应太阳齿轮18中产生的轴向力。
变速箱2中的低排挡可以通过将第一联接套筒42轴向位移以使得齿圈22可以连接至副变速箱壳体13来获得。
当从第一切换至第二排挡位置，即从低速副排挡位置切换至高速副排挡位置时，根据实施方式的副变速箱装置6如下所述地起作用。在图2中，副变速箱装置6可以被切换至低速副排挡位置中，这意味着第一联接套筒42已被切换至将齿圈22与副变速箱壳体13连接的位置。因此，当副变速箱装置6可能处于低速副排挡位置中时，可以通过行星齿轮系14进行降挡。可以通过当齿圈22与副变速箱壳体13之间的扭矩传递结束时借助于第一联接套筒42将第一齿圈22从副变速箱壳体13断开来进行从低速副排挡位置到高速副排挡位置的切换操作，该扭矩传递结束通过断开离合器5以将内燃机4从主变速箱装置11断开并且通过将第二轴向可位移的联接套筒43位移至空挡位置以将输出轴从行星齿轮架断开来实现。通过将第二联接套筒43位移至第二联接套筒43仅可以连接至第四链轮53的位置，可以实现空挡位置，该第四链轮可以安装在输出轴28上。当第一联接套筒42不再传递任何扭矩并且行星齿轮系14已经被带至静止位置时，第一联接套筒42的轴向位移可以成为可能。在高速副排挡位置中，第一联接套筒42可以位移至第一联接套筒42将行星架20连接至第一链轮46的位置。当副变速箱装置6已经被切换至高速副排挡位置中时，在第二联接套筒43可以位移至用于将行星架20连接至输出轴28的位置之前，离合器5可以接合并且行星架20可以同步至输出轴28的速度。因此，副变速箱装置6可以在高速副排挡位置中操作。图3示出处于与高速副排挡位置相对应的第二排挡位置中的副变速箱装置6。
为了将排挡切换至低速副排挡位置，第一联接套筒42可以通过第一切换拨叉60沿图3中的向右方向切换，以将行星架20从第一链轮46并且因此从输入轴16释放。当输入轴16与行星架20之间的扭矩传递结束时，这可以成为可能，该扭矩传递结束可以通过借助于离合器5以将内燃机4从主变速箱装置11断开并且通过借助于将第二联接套筒43轴向位移至空挡位置以将行星齿轮系14从输出轴28断开来实现。当第一联接套筒42不再传递任何扭矩并且行星齿轮系14已经被带至静止位置时，第一联接套筒42的轴向位移可以成为可能。然后，第一联接套筒42可以通过第一切换拨叉60沿副变速箱壳体13的方向切换，以由此将齿圈22与副变速箱壳体13连接。当齿圈22静止时，第一联接套筒42可以轴向位移并且与齿圈22和副变速箱壳体13上的第一花键50干涉。因此，在低速副排挡位置中，可以通过副变速箱装置6进行降挡。当副变速箱装置6已经被切换至低速副排挡位置中时，在第二联接套筒43可以位移至用于将行星架20连接至输出轴28的位置之前，离合器5可以接合并且行星架20可以同步至的输出轴28的速度。
图4示出处于与倒车排挡位置模式相对应的第三排挡位置中的副变速箱装置6。第二轴向可位移的套筒43可以处于第三排挡位置中，即处于布置成将齿圈22与输出轴28连接的倒车排挡位置中。因此，第二联接套筒43可以通过第二切换拨叉61切换，以使得齿圈22可以连接至输出轴28。第一联接套筒42可以通过第一切换拨叉60切换，以将行星架20与副变速箱壳体13联接。当输入和输出轴16，28是静止的(对应于车辆1的静止操作状态)时，或者当车辆1向后行驶并且行星齿轮系14借助于输出轴28从行星齿轮系14断开时，可以执行相应的联接套筒42，43的位移。此后，当行星齿轮系14的速度可以借助于发动机4同步至输出轴28的速度时，第二联接套筒43可以位移以将输出轴28与第二联接套筒43连接。为了提供输入轴16的静止位置，车辆1的离合器5可以转移至断开模式。当副变速箱装置6在第三排挡位置中操作时，扭矩可以从输入轴16传递至太阳齿轮18并且进一步传递至行星齿轮24，该行星齿轮将扭矩传递至齿圈22并且经由第二联接套筒43进一步传递至输出轴28。在第一联接套筒42将行星架20与副变速箱壳体13连接时，行星架20可以是静止的。
当第一联接套筒42在图2中从右向左位移时，第一联接套筒42可以将副变速箱装置6从低速副排挡位置切换至倒车排挡位置并且进一步切换至高速副排挡位置。
根据实施方式的切换控制设备3包括第一和第二动力构件66，67，该第一和第二动力构件可以被配置成用于第一和第二联接套筒42，43的轴向位移。第一动力构件66可以连接至第一切换拨叉60，该第一切换拨叉可以布置在第一联接套筒42中的外部圆周凹槽62中。第一动力构件66可以借助于第一切换杆68连接至第一切换拨叉60，该第一切换杆可以借助于第一联接元件69从第一动力构件可分离。第二动力构件67可以连接至第二切换拨叉61，该第二切换拨叉可以布置在第二联接套筒43中的外部圆周凹槽62中。第二动力构件67可以借助于第二切换杆70连接至第二切换拨叉61，该第二切换杆可以借助于第二联接元件71从第二动力构件67可分离。第一和第二动力构件66，67可以是气动缸或液压缸或电动致动器。连接至动力构件66，67的切换杆68，70将轴向运动从动力构件66，67传递至切换拨叉60，61。当将副变速箱装置6组装至主变速箱装置11和从主变速箱装置11拆卸时，切换杆68，70可以连接至动力构件66，67和从动力构件66，67断开。切换杆68，70和动力构件66，67在图2-4中示意性地示出在主变速箱壳体12的顶部上和在副变速箱壳体13上。
第一切换杆68的第一端部部分72可以借助于第一联接元件69可连接至第一动力构件66。第二切换杆70的第一端部部分73可以借助于通过第二联接元件71可连接至第二动力构件67。这样的第一和第二联接元件69，71使得当将变速箱2组装在车辆1中和从车辆1拆卸时，可以将切换杆68，70连接至动力构件66，67和从动力构件66，67拆卸。
为了防止由于当在副变速箱装置6中进行切换时选择不合适的排挡而导致副变速箱装置6中的损坏，根据实施方式的切换控制设备3可以配置有切换互锁器74。这样的不适当的排挡选择可以是当副变速箱装置6可以被切换至倒车排挡中时选择低速副排挡。变速箱2的控制系统中的故障可能会无意中致动动力构件66，67并移动第一和第二轴向可位移的联接套筒42，43中的一者。结果，副变速箱装置6中的齿轮以及还有联接套筒42，43可能会损坏。
切换互锁器74包括第一和第二锁定销75，79，其可以布置在主变速箱壳体12处，该主变速箱壳体至少部分地围绕主变速箱装置11。当将锁定销75，79布置在主变速箱壳体12处时，可以减小布置在主变速箱装置11上的副变速箱装置6的轴向延伸。因此，可以将副变速箱装置6设计成具有短的轴向延伸，这可以减小副变速箱装置6的重量。因此，将会易于副变速箱装置6组装在车辆1中和从车辆1拆卸。
图5示意性地示出处于分解状态中的图2中的变速箱的剖视图。第一和第二切换杆68，70已经从第一和第二联接元件69，70断开，并且副变速箱装置6已经从主变速箱装置11拆卸。主轴26也已经借助于花键连接件34从太阳齿轮18的轴38断开。传动轴10可能在副变速箱装置6可以从主变速箱装置11拆卸之前也已经从副变速箱装置6的输出轴28断开。因此，副变速箱装置6已经从主变速箱装置11的其余部分一体地拆卸，这可以减少维护成本，因为可以减少维修所需的时间。
图6a-6b从上方并且以剖视图的方式示意性地示出根据实施方式的切换控制设备3。图6a从上方示出切换控制设备。第一切换杆68可以配置有第一和第二端部部分72，82，该第二端部部分82可以连接至第一切换拨叉60。第二切换杆70可以配置有第一和第二端部部分73，84，该第二端部部分84可以连接至第二切换拨叉61。第一组凹槽86可以布置在第一切换杆68中，并且第二组凹槽88可以布置在第二切换杆70中。第一和第二锁定销75，79可以布置在彼此的顶部上。第一和第二锁定销75，79可以布置在主变速箱壳体12中的公共导向孔92中。第一和第二锁定销75，79可以布置在第一和第二切换杆68，70之间。第二组凹槽88可以包括第一和第二凹槽94，95，每个凹槽沿第二切换杆70的轴向方向延伸，以使得第一和第二凹槽94，95中的每一者对于变速箱2中的两个切换排挡而言可以是共用的。第一组凹槽86包括第三、第四、第五和第六凹槽96，97，98，99，每个凹槽可以与变速箱2中的切换排挡相关。
图6b示出通过图6a中的线I-I的切换控制设备3的剖视图。第一和第二锁定销75，79可以布置成彼此靠近并且在第一和第二切换杆68，70之间。它们可以可滑动地布置在彼此上，以使得它们可以允许沿其纵向方向来回移动。第一和第二锁定销75，79可以配置有减小摩擦的表面，以使得锁定销75，79可以易于在彼此上并且抵靠主变速箱壳体12中的导向孔92的内表面滑动。锁定销75，79的这样的表面可以通过抛光或通过在表面上布置一层来实现，该层可以提供低摩擦。取决于切换杆68，70的位置，它们可以沿其纵向方向被移动至凹槽96，97，98，99之一中，或者如果凹槽96，97，98，99中的一个可能未沿锁定销75，79的纵向方向定位，则它们可能被切换杆68，70的外周表面限制而不能沿纵向方向移动。
第一、第三和第四凹槽94，96和97可以布置在穿过第一和第二切换杆68，70的平面101上方。第二、第五和第六凹槽95，98，99可以布置在穿过第一和第二切换杆68，70的平面101下方。穿过第一和第二切换杆68，70的平面101可以与第一和第二切换杆68，70的中心线重合。然而，平面101可以在不与第一和第二切换杆68，70的中心线重合的情况下穿过第一和第二切换杆68，70。平面101可以不是物理平面，诸如与切换控制设备3中的其他部件配合的部件。平面101可以仅用于描述凹槽94，95，96，97，98，99、锁定销75，79和切换杆68，70如何彼此相关。第一锁定销75可以布置成取决于相应的切换杆68，70的位置而滑动至布置在第一切换杆68中的第一凹槽94中以及滑动至布置在第二切换杆70中的第三和第四凹槽96，97中。第二锁定销79可以布置成取决于相应的切换杆68，70的位置而滑动至布置在第一切换杆68中的第二凹槽95中以及滑动至布置在第二切换杆70中的第五和第六凹槽98，99中。
图7a-12b示意性地示出处于不同切换排挡位置中的根据实施方式的切换控制设备3。在图7a-15a中，从上方示出切换控制设备3。图7b-15b示出通过图6b中的线II-II的切换控制设备3的剖视图。
在图7a和7b中，第二组凹槽88包括第一和第二凹槽94，95，每个凹槽沿第二切换杆70的轴向方向延伸，以使得第一和第二凹槽94，95中的每一者可以对于变速箱2中的两个切换排挡而言是共用的。第一组凹槽86包括第三、第四、第五和第六凹槽96，97，98，99，每个凹槽可以与变速箱2中的切换排挡相关。第一凹槽94可以布置成借助于第一锁定销75与第三和第四凹槽96，97配合，并且第二凹槽95可以布置成借助于第二锁定销79与第五和第六凹槽98，99配合。第一凹槽94可以与变速箱2中的空挡和倒车切换排挡相关，并且第二凹槽95可以与变速箱2中的空挡和前进切换排挡相关。第三和第四凹槽96，97可以分别与低速副排挡和高速副排挡相关，并且第五和第六凹槽98，99可以分别与倒车排挡和高速副排挡相关。第一和第二切换杆68，70可以每一者分别具有中心轴线77，76。第一和第二切换杆68，70每一者可以布置在主变速箱壳体12中的导向孔90中。然而，第一和第二切换杆68，70以及第一和第二锁定销75，79可以替代地布置在导向孔中以及在副变速箱壳体13中的导向孔中。
第一和第二切换杆68，70的第一端部部分72，73可以配置有用于不与锁定销75，79冲突的轴向指向的切口78，并且第一和第二切换杆68，70的第一端部部分72，73可以配置有用于使锁定销75，79轴向移动的控制表面80。
控制表面80和轴向指向的切口78可以使得易于将变速箱2组装在车辆1中和从车辆1拆卸，因为切换杆68，70可以在主变速箱装置11首先已经被安装至车辆1之后才被组装至动力构件66，67。此外，仅副变速箱装置6需要从车辆1移除，而不是将完整的变速箱2从车辆1移除。当在组装和拆卸变速箱2的过程中沿轴向方向移动切换杆68，70时，锁定销75，79可以由于控制表面80和轴向指向的切口78而允许该运动。
在图7a和7b中，切换控制设备3被切换至空挡位置中，并且切换控制设备可以准备以将副变速箱装置6切换至低速副排挡位置中。
第一和第二锁定销75，79可以布置在第一和第二切换杆68，70之间，该锁定销75，79可以与第一组凹槽86和第二组凹槽88一起布置成限制或允许相应的第一和第二切换杆68，70的轴向移动。
第一和第二锁定销75，79可以在两端具有尖头形状，这可以使得当在变速箱2中切换排挡时，切换杆68，70可以将锁定销75，79在主变速箱壳体12中轴向移动。第一组凹槽86可以与锁定销75，79一起布置成防止第一切换杆68轴向移动并且允许第二切换杆70轴向移动。第二组凹槽88可以与锁定销75，79一起布置成防止第二切换杆70轴向移动并且允许第一切换杆68轴向移动。当锁定销75，79布置在第一组凹槽86中的凹槽96，97，98，99内时，第二切换杆70可以被允许轴向移动，并且第一切换杆68可以被限制而不能移动。当锁定销75，79布置在第二组凹槽88中的凹槽94，95内时，第一切换杆68可以被允许轴向移动，并且第二切换杆70可以被限制而不能移动。
在图7a和7b中，第二切换杆70已经被移动至空挡位置，并且当第二切换杆70被移动至空挡位置时，第一锁定销75被自由地移动至第二切换杆70的第一凹槽94中。第一切换杆68已经被移动至低速副位置中。当第一切换杆68被移动至低速副位置中时，第一切换杆68中的第三凹槽96可以定位成与第一锁定销75平齐。为了将第二切换杆70移动至前进位置模式，第二切换杆70将会将第一锁定销75轴向移动并移动至第一切换杆68的第三凹槽96中。第二锁定销79可以被防止而不能轴向移动，因为第二锁定销79可能未与第一切换杆68中的凹槽对准。然而，由于第二切换杆70中的第二凹槽可以沿第二切换杆70的轴向方向延伸，因此第二切换杆70可以自由地移动至前进位置模式中。在图8a和8b中，副变速箱在前进位置模式中可以被切换至低速副位置中。
从图7a和7b明显看出的是，不可能将第二切换杆70移动至临界倒车位置。当试图将第二切换杆70沿图7a和7b中的左方向移动时，第二切换杆70不能沿轴向方向推动第二锁定销79。因此，第二凹槽95与第二锁定销79一起防止第二切换杆70到达临界倒车位置。这也可以从图2明显看出。如果第二联接套筒43会被轴向位移至倒车位置中，在该倒车位置中第二联接套筒43将齿圈22与输出轴28连接，则输出轴28会被锁定至静止位置，因为齿圈22可以借助于第一联接套筒42锁定至副变速箱壳体13。这可能会损坏变速箱2或动力总成15中的其他部件。
图9a和9b示意性地示出处于空挡位置中的根据实施方式的切换控制设备3，并且该切换控制设备可以准备将副变速箱装置6切换至倒车位置。
第一锁定销75可以被限制而不能轴向移动，但是第二锁定销79可以由于第一切换杆68中的第五凹槽98而被允许轴向移动。因此，可以将第二切换杆70移动，因为第二切换杆70中的第一凹槽94可以沿第二切换杆70的轴向方向延伸，并且还可以将第二锁定销79位移至第五凹槽98中并且允许第二切换杆70轴向移动。在图10a和10b中，副变速箱装置6可以被切换至倒车位置中。
从图9a和9b明显看出的是，不可能将第二切换杆70移动至临界前进位置。当试图将第二切换杆70沿图9a和9b中的向右方向移动时，第二切换杆70不能沿轴向方向推动第一锁定销75。因此，第一凹槽94与第一锁定销75一起防止第二切换杆70到达临界前进位置。这也可以从图3明显看出。如果第二联接套筒43会被轴向位移至前进位置，在该前进位置中第二联接套筒43将行星架20与输出轴28连接，则输出轴28会被锁定至静止位置，因为行星架20可以借助于第一联接套筒42锁定至副变速箱壳体13。这可能会损坏变速箱2或动力总成15中的其他部件。
图11a和11b示意性地示出处于空挡位置中的根据实施方式的切换控制设备3，并且该切换控制设备可以准备将副变速箱装置6切换至高速副位置。在高速副位置中，前进和倒车模式二者都可以是可选的，因为当副变速箱装置6被切换至高速副模式中时，前进模式和倒车模式对于变速箱2而言都不是决定性的。
从图11a和11b明显看出的是，可以将第二切换杆70移动至前进位置以及倒车位置。当试图将第二切换杆70沿图11a和11b中的向右方向移动时，第二切换杆70能够沿轴向方向推动第一锁定销75，从而将变速箱2切换至前进模式中。此外，当试图将第二切换杆70沿图11a和11b中的向左方向移动时，第二切换杆70能够沿轴向方向推动第二锁定销79，从而将变速箱2切换至倒车模式中。这也可以从图3明显看出。第二联接套筒43可以在不损坏变速箱2或动力总成15中的其他部件的情况下被轴向位移至前进位置中和位移至倒车位置中。其原因在于，第一联接套筒42不可以连接至副变速箱壳体13。在图12a和12b中，第二切换杆70已经被移动至前进位置模式。
图13a和13b示意性地示出处于第一预组装位置中的根据实施方式的切换控制设备。当将副变速箱装置6组装至主变速箱装置11时，第一和第二切换杆68，70可以已经被安装在副变速箱装置6上。锁定销75，79在主变速箱装置11安装在车辆上之前已经安装在主变速箱装置11上。因为切换控制设备3可以位于主变速箱装置11到副变速箱装置6的顶部上，所以在副变速箱装置6被组装至主变速箱装置11之前，锁定销75，79将不会容易被移除。由于第一和第二切换杆68，70的第一端部部分72，73可以配置有用于锁定销75，79的轴向运动的控制表面80，并且第一和第二切换杆68，70的第一端部部分72，73可以配置有用于不与锁定销75，79冲突的轴向指向的切口78，因此即使主变速箱装置11可能已经被安装在车辆1中，也可以易于在车辆1中组装副变速箱装置6。
在将副变速箱装置6组装在车辆中的过程中，第一和第二切换杆68，70可以被轴向推动穿过主变速箱壳体12中的导向孔90。当第一和第二切换杆69，70到达锁定销75，79时，第一和第二切换杆68，70的第一端部部分72，73的控制表面80迫使锁定销75，79在主变速箱壳体12的导向孔92中轴向移动。锁定销75，79沿相应的第一和第二切换杆68，70的方向轴向移动，该第一和第二切换杆可以在相应的切换杆68，70的第一端部部分72，73上配置有轴向指向的切口78。
在图14a和14b中示意性地示出处于第二预组装位置中的根据实施方式的切换控制设备3，其中锁定销75，79已经沿第一和第二切换杆68，70的方向轴向移动，并且已经到达第一和第二切换杆68，70的第一端部部分72，73上的轴向指向的切口78。由于轴向指向的切口78不与锁定销75，79冲突，因此第一和第二切换杆68，70两者都沿第一和第二动力构件66，67的方向自由地轴向运动，以便连接至第一和第二连接元件69，71。
副变速箱装置6从主变速箱装置11的拆卸沿相反的方向进行。
第一和第二切换杆68，70的第一和第二端部部分72，73的控制表面80可具有在10°和80°之间的角度。替代地，它们可以相对于切换杆68，70的中心轴线76为30°-60°。当第一和第二切换杆68，70可以被轴向移动并且控制表面80可以与锁定销75，79接触时，这样的控制表面80将会将锁定销75，79轴向移动。在图2-5中示出的第一和第二联接元件69，71可以适于控制表面80和轴向指向的切口78，以使得它们可以连接至第一和第二切换杆68，70的第一和第二端部部分72，73。然而，根据在图15中示出的实施方式，包括第一和第二锁定销75，79的切换互锁器74可以布置在副变速箱壳体13处。第一和第二切换杆68，70的第一和第二端部部分72，73可以布置为自由端部，其不连接至任何联接元件。替代地，第一和第二切换杆68，70可以在相反的远端处连接至第一和第二动力装置66，67。第一和第二切换拨叉60，61可以在第一和第二端部部分72，73与第一和第二动力装置66，67之间的位置处布置在第一和第二切换杆68，70上。
图16a-16b示意性地示出穿过图7a中的第二切换杆70的线III-III的剖视图的两个不同的实施方式。根据在图16a中示出的实施方式，第二切换杆70的第二凹槽95可以是平坦的，并且第二切换杆70的整个横截面可以是圆形的。这使得可以当第二锁定销79可以被接收在第二凹槽95中时将第二切换杆70轴向移动。穿过第二切换杆70的第一凹槽94的横截面示出相似的特性。
根据在图16b中示出的实施方式，第二切换杆70的第二凹槽95可以是平坦的，并且第二切换杆70的整个横截面可以是正方形的。这使得可以当第二锁定销79可以被接收在第二凹槽95中时将第二切换杆70轴向移动。根据该实施方式，穿过第二切换杆70的第一凹槽94的横截面显示出相似的特性。然而，第二切换杆70也可以具有另一形状的横截面。
此外，第一切换杆68可以具有配置有与第二切换杆70的形状相似的形状的横截面。
为了说明和描述的目的，已经提供了优选实施方式的前述描述。并不旨在穷举或将实施方式限制于所描述的变型。对于本领域的技术人员来说，许多修改和变化将是显然的。已经选择和描述了实施方式，以便最佳地说明原理和实际应用，从而使本领域技术人员能够根据其各种实施方式以及适用于其预期用途的各种修改来理解实施方式。在实施方式的框架内，以上指定的部件和特征可以在指定的不同实施方式之间组合。

Claims (15)

1.一种变速箱(2)中的切换控制设备，包括第一切换杆(68)，其配置有第一和第二端部部分(72，82)，所述第一端部部分(72)能够连接至第一动力构件(66)并且第二端部部分(82)连接至第一切换拨叉(60)；第二切换杆(70)，其配置有第一和第二端部部分(73，84)，所述第一端部部分(73)能够连接至第二动力构件(67)并且第二端部部分(84)连接至第二切换拨叉(61)；布置在第一切换杆(68)中的第一组凹槽(86)，布置在第二切换杆(70)中的第二组凹槽(88)；以及布置在第一和第二切换杆(68，70)之间的第一和第二锁定销(75，79)，所述第一和第二锁定销(75，79)与第一和第二组凹槽(86，88)一起布置成限制或允许相应的第一和第二切换杆(68，70)的轴向运动，其特征在于，第一组凹槽(86)包括在第一切换杆(68)中布置在穿过第一和第二切换杆(68，70)的平面(101)上方的至少一个凹槽(96，97)，以及布置在平面(101)下方的至少一个凹槽(98，99)，并且第二组凹槽(88)包括在第二切换杆(70)中布置在平面(101)上方的至少一个凹槽(94)以及布置在平面(101)下方的至少一个凹槽(95)。
2.根据权利要求1所述的切换控制设备，其特征在于，第一锁定销(75)布置在平面(101)上方，并且第二锁定销(79)布置在平面(101)下方。
3.根据权利要求2和3中任一项所述的切换控制设备，其特征在于，第一和第二锁定销(75，79)布置在主变速箱壳体(12)中的公共导向孔(92)中。
4.根据前述权利要求中任一项所述的切换控制设备，其特征在于，第一锁定销(75)布置在第二锁定销(79)上，并且第一和第二锁定销(75，79)抵靠着彼此可滑动地布置。
5.根据前述权利要求中任一项所述的切换控制设备，其特征在于，第二组凹槽(88)包括第一和第二凹槽(94，95)，每个凹槽沿第二切换杆(70)的轴向方向延伸，以使得第一和第二凹槽(94，95)中的每一者对于变速箱(2)中的两个切换排挡而言是共用的。
6.根据权利要求5所述的切换控制设备，其特征在于，第一凹槽(94)与变速箱(2)中的空挡和倒车切换排挡相关，并且第二凹槽(95)与变速箱(2)中的空挡和前进切换排挡相关。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的切换控制设备，其特征在于，第一组凹槽(86)包括第三、第四、第五和第六凹槽(96，97，98，99)，每个凹槽与变速箱(2)中的切换排挡相关。
8.根据权利要求5和7所述的切换控制设备，其特征在于，第一凹槽(94)布置成借助于第一锁定销(75)与第三和第四凹槽(96，97)配合，并且第二凹槽(95)布置成借助于第二锁定销(79)与第五和第六凹槽(98，99)配合。
9.根据权利要求所述的切换控制设备，其特征在于，第三和第四凹槽(96，97)分别与低副排挡和高副排挡相关，并且第五和第六凹槽(98，99)与分别为倒车排挡和高副排挡相关。
10.根据前述权利要求中任一项所述的切换控制设备，其特征在于，第一切换杆(68)的第一端部部分(72)能够借助于第一联接元件(69)连接至第一动力构件(66)；并且第二切换杆(70)的第一端部部分(73)能够借助于第二联接元件(71)连接至第二动力构件(67)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的切换控制设备，其特征在于，第一切换杆(68)的第一端部部分(72)配置有用于不与第一锁定销(75)冲突的轴向指向的切口(78)，第二切换杆(70)的第一端部部分(73)配置有用于第一锁定销(75)的轴向移动的控制表面(80)，第二切换杆(70)的第一端部部分(72)配置有用于不与第二锁定销(79)冲突的轴向指向的切口(78)，并且第一切换杆(68)的第一端部部分(73)配置有用于第二锁定销(79)的轴向运动的控制表面(80)。
12.根据权利要求3所述的切换控制设备，其特征在于，第一和第二切换拨叉(60，61)布置在副变速箱装置(6)中，所述副变速箱装置能够连接至主变速箱装置(11)。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的切换控制设备，其特征在于，第一组凹槽(86)与第一和第二锁定销(75，79)一起布置成防止第一切换杆(68)轴向移动并允许第二切换杆(70)轴向移动；并且第二组凹槽(88)与第一和第二锁定销(75，79)一起布置成防止第二切换杆(70)轴向移动并允许第一切换杆(68)轴向移动。
14.一种变速箱(2)，其特征在于，变速箱(2)包括根据权利要求1至13中任一项所述的切换控制设备(3)。
15.一种车辆(1)，其特征在于，车辆(1)包括根据权利要求14所述的变速箱(2)。
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